空氣源熱泵冷暖兩聯供舒適節能白皮書(內附文件)
黨的十九大報告指出,中國特色社會主義進入新時代,我國社會的主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展
黨的十九大報告指出,中國特色社會主義進入新時代,我國社會的主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。絕大部分的夏熱冬冷地區沒有北方城市的集中供暖設施,但這一地區冬天氣候潮濕陰冷,人民的美好生活呼喚舒適供暖。空氣源熱泵冷暖兩聯供系統具有突出的節能、舒適的技術特點,它為南方冬季舒適供暖和夏季舒適供冷提供了可行的普及方案。
為了進一步提升空氣源熱泵冷暖兩聯供系統在南方地區的市場認知和普及,促進這一技術的廣泛應用,中國節能協會熱泵專委會聯合同濟大學暖通空調研究所、上海交通大學溧陽研究院和艾默生環境優化技術有限公司等單位一起編撰此空氣源熱泵冷暖兩聯供舒適節能白皮書。白皮書系統介紹了空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的構成、主要特點及優勢,白皮書分為技術篇、價值篇、市場篇和應用篇四個篇章。
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統是指以空氣源熱泵機組作為冷熱源,供暖采用熱水的輻射末端為主,供冷采用冷水或冷媒的對流末端為主,為單獨用戶提供供暖和供冷的聯合系統。常見的空氣源熱泵冷暖兩聯供系統包括空氣源熱泵水系統和空氣源熱泵水氟系統(俗稱天氟地水)。兩種系統都使用水作為輸配介質為地暖末端或低溫散熱器供暖。
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統,相對于傳統的制冷供暖方式,具有突出的節能性和舒適性的優勢。根據夏熱冬冷地區的實際測試數據,在地面輻射供暖應用中,作為熱源空氣源熱泵相比燃氣壁掛爐能節約50%以上的能源費用開支,同時還能減少二氧化碳等溫室氣體排放,減緩氣候變暖和防治大氣污染。空氣源熱泵冷暖兩聯供系統結合地面輻射供暖,通過熱水管路加熱混凝土和地板面層,再通過對流和輻射方式加熱房間空氣和壁面,房間的溫度均勻性好,供暖的舒適度要明顯高于一般的分體空調。
近兩年,空氣源熱泵冷暖兩聯供系統發展較快,但相對于傳統的供暖供冷產品,其市場份額有待提升,還有很大的發展空間。希望本白皮書的發布,能夠引導“南方舒適供暖”健康快速發展,在滿足廣大夏熱冬冷地區及更大范圍地區的人民美好生活需求的同時,也能夠促進空氣源熱泵采暖技術進步和產業發展,為我國節能減排和生態文明建設發揮更大價值。
背 景
一、我國夏熱冬冷地區的供暖需求
夏熱冬冷地區位于隴海線以南,南嶺以北,四川盆地以東。如圖1所示,其范圍涉16個省市, 其中6個省市與北方地區重疊,3個地區和夏熱冬暖地區重疊,還有1個省市和溫和地區重疊。夏熱冬冷地區面積約171萬平方公里,約占全國面積的18%。
夏熱冬冷地區的氣候屬于夏季炎熱高溫,冬季潮濕陰冷,年降水量高、冬季日照率低,其人口密集、經濟發達,建筑室內制冷、供熱、除濕及通風的需求并存。

為全面了解夏熱冬冷地區城鎮住宅冬季采暖基本現狀,清華大學、上海市建筑科學研究院(集 團)有限公司、深圳市建筑科學研究院股份有限公司和浙江大學等多個單位聯合,于2013年開始在該地區展開了大規模的綜合調研活動,調查結果在《中國建筑節能年度發展研究報告2017》中發表[1]。結果表明,該地區住宅絕大部分為分散采暖。熱泵型房間分體空調是該地區擁有率最高的采暖設備,58%的居民采用熱泵型房間分體空調加局部采暖電器,14%的居民僅采用熱泵型房間分體空調作為冬季供暖的主要設備,如圖2所示。

夏熱冬冷地區住宅的供暖能耗整體處于較低水平,這與采暖設備的間歇運行以及冬季室內環境整體偏離了舒適區間是密切相關的,如圖3所示。但這部分采暖能耗增量大,增長快,是城鎮住宅用能領域中增長最快的分項,也是城鎮建筑節能工作面臨的挑戰。夏熱冬冷地區選擇節能的采暖技術路線,對于整體節能工作具有重要意義。

二、空氣源熱泵技術發展與舒適性空調和采暖需求的興起
黨的十九大報告指出,經過長期努力,中國特色社會主義進入了新時代。我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。夏熱冬冷地區是我國經濟最發達的地區之一,隨著人們生活水平的提高,該地區住宅建筑蓬勃發展,與之而來的是住宅空調、采暖設備、新風系統等的多元化發展。2013年,人民日報微博開展的一項約2萬人參與的網絡調查,結果顯示,高達83%的居民支持南方供暖。
如圖4所示,同濟大學研究團隊在2011至2013年測試了上海地區居民住宅冬季室內熱環境狀 況。當住宅未開啟空調時,住宅冬季室內溫度基本低于18℃的采暖設計溫度下限,有超過半數的時間低于衛生學要求的12℃的下限。在住宅開啟空調后,由于室內空氣和家具、圍護結構的熱慣性,仍有大量時間房間溫度低于18℃[2]。與北方集中供暖的住宅環境相比,上海地區住宅冬季整體 溫度偏低。

近年來同濟大學[3]、湖南大學[4]等研究團隊采用環境測試、主觀問卷和能耗模擬等研究方法, 研究了夏熱冬冷地區地面輻射供暖人體熱舒適和運行能耗。結果顯示,地面輻射供暖室內的均勻性、穩定性好,能顯著提升人體的熱舒適,并具有顯著的節能效果。目前,隨著該地區生活水平的提高,居民對冬季室內舒適度的需求日益增加,人們要求采暖滿足溫度梯度均勻合理、不干燥以及無風感等,房間分體空調等已不能完全滿足要求,采暖形式開始傾向更加舒適的輻射末端, 如地板采暖等。同時,由于整個采暖季的總運行小時數不斷攀升,居民對節能性的要求也日益突出。
我國空氣源熱泵的發展從20世紀80年代起步,90年代國家積極引進國外熱泵技術和先進生產 線,開始大力開發適合國情的熱泵裝置和熱泵系統。到21世紀,中國已經形成完整熱泵工業體 系,技術不斷創新發展,熱泵邁入市場規模應用階段。2010年,GB/T 25127《低環境溫度空氣源熱泵(冷水)機組》[5]發布實施,對空氣源熱泵技術在北方采暖的應用提供了技術標準,隨著技術發 展,該標準目前正在新一輪修訂完善中。2013年,北京農村開始試點“煤改電”,使用空氣源熱泵等清潔取暖設備取代傳統燃煤鍋爐等供暖設備。目前低溫型空氣源熱泵在北方“煤改電”中得到超過百萬戶的大量應用,已成為了北方清潔取暖的主要技術途徑之一。借鑒北方的經驗,在廣大的夏熱冬冷地區及更大范圍的“南方供暖”地區,空氣源熱泵冷暖兩聯供系統也正式成為市場上更舒適、更節能的空調和供暖新技術。
三、空氣源熱泵冷暖兩聯供系統滿足我國能源結構要求
夏熱冬冷地區及更大范圍的“南方供暖”地區屬于我國經濟發達地區,該地區夏季炎熱高溫,冬季潮濕陰冷,對夏季空調和冬季采暖的能源需求量大且增長速度快。由于我國資源賦存與能源消費的地域矛盾突出,形成了目前大規模、長距離的北煤南運、北油南運、西氣東輸、西電東送的能源流向格局。從我國能源結構來看,在相當長的時間里,煤炭和火力發電仍將是中國的主要能源形態,電能作為清潔能源,能有效改善區域的環境污染和霧霾問題。當前,夏熱冬冷地區使用燃氣壁掛爐供暖方式受到天然氣供應條件的制約,直接電加熱設備如電暖氣和加熱電纜地面輻射供暖等耗電較高,同時對家庭的電力負荷要求也高。綜合來看,具有高效率、低功耗特性的空氣源熱泵冷暖兩聯供系統,是相對更適宜“南方供暖”的舒適采暖方式。
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技術篇
1.1 空氣源熱泵冷暖兩聯供介紹
1.1.1 什么是空氣源熱泵冷暖兩聯供系統
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統指以空氣源熱泵機組作為冷熱源,供暖采用熱水的輻射末端為主,供冷采用冷水或冷媒的對流末端為主,為單獨用戶提供供暖和供冷的聯合系統。冷熱源包括空氣源熱泵冷熱水機組或空氣源多聯式空調(熱泵)熱水機組,通常單臺額定制冷量不大于50kW。
常見的空氣源熱泵冷暖兩聯供系統包括空氣源熱泵水系統和空氣源熱泵水氟系統(俗稱天氟地水)。兩種系統都使用水作為輸配介質,為地暖末端或低溫散熱器供暖。區別在于使用水作為輸配介質為風機盤管末端供冷的稱之為空氣源熱泵水系統,使用制冷劑作為輸配介質為空調室內機供冷的稱之為空氣源熱泵水氟系統。其冬季供暖工作原理如圖1.1所示,夏季空調工作原理如圖1.2所示。


1.1.2 空氣源熱泵冷暖兩聯供的系統組成
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統由冷熱源主機、末端(輻射供暖末端、對流空調末端)、輸配系統及附件、控制系統等部件組成。空氣源熱泵水系統組成如圖1.3所示,空氣源熱泵水氟系統組成如圖1.4所示。


1.2 空氣源熱泵冷暖兩聯供的主要組成部件
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統集成了對流空調供冷與地板輻射供暖的優點,夏季快速供冷,冬季舒適供暖。與傳統的多聯機加燃氣壁掛爐的配置相比,系統實現了供冷供暖的集成控制,一個控制器可同時控制室內風機盤管和地暖,可調節設定室內溫度,冷熱源主機的開關由室內制冷/制熱的需求自動調節,操作方式更加簡便。
1.2.1 冷熱源主機
冷熱源主機是空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的核心裝置,不同企業生產的產品具有不同的產品結構。按照產品的結構劃分,冷熱源主機可分為整體機(也叫一體機)和分體機。整體機和分體機產品的結構不同,各有優缺點。一般而言,由于分體機的水系統部分全部集中到室內機中,其防凍性相對更好一些。分體機的運輸、安裝也較一體機更為方便。同時,由于分體機室內機部分需要現場安裝,安裝過程中出現安裝質量問題的幾率也較整體機稍大。整體機和分體機的選擇一般根據現場的安裝條件確定。

1.2.2 末端
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的末端分為輻射供暖末端、供暖散熱器末端和對流空調末端(風機盤管、空調室內機)。地面輻射供暖末端如圖1.6所示,通過敷設在地面中的散熱盤管向房間供暖。以低溫輻射的方式向室內供熱,非常適合與熱泵等提供低溫熱水的熱源相匹配,舒適性高、節能效果好、美化居室。

如圖1.7所示,散熱器采暖是我國北方地區最廣泛應用的采暖方式,安裝方便。很多北京農村煤改清潔能源項目是在原有散熱器采暖系統基礎上進行的。由于空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的供暖水溫較常規集中供暖系統低,需要通過強化傳熱或增加散熱器散熱面積的方法進一步提升散熱器產品的性能,如使用低溫熱水作為供水的新型散熱器,也稱低溫采暖散熱器。散熱器可配置溫控閥,有利于行為節能。

1.2.3 輸配系統及附件
輸配系統及附件包括系統配管、水泵、緩沖水箱及分集水器等輔件輔材。
1) 系統配管
系統配管的主要功能是將冷熱水或者冷媒輸送到各末端設備。兩聯供系統各類型的管道材質、管徑的選擇要同時考慮制冷和采暖兩項功能的負荷需求,同時要兼顧系統阻力,尤其是管道管徑的選擇直接決定了材料成本和系統能耗。科學選擇輸配系統的管道產品對于優化系統至關重要。
2) 水泵
水泵或混水泵站提供整個循環系統的動力,市場上目前已應用的一些空氣源熱泵采暖項目或空氣源熱泵冷暖兩聯供項目,屏蔽泵和離心泵都有一定量的應用。泵的類型選擇根據項目水質情況和空氣源熱泵設備的水側換熱器類型確定。
水泵揚程選擇關系到系統能耗、系統噪音、用戶使用費用、使用的舒適性等各方面,要根據系統冷熱負荷需求科學合理的確定水泵揚程。揚程過大對于保障供冷供暖效果有一定的益處,但同時會造成系統能耗過高、水流噪音過大、使用費用過高等問題。目前在空氣源熱泵冷暖兩聯供項目中,高效水泵正越來越多的被選擇使用,有利于降低系統能耗和提升系統舒適性。
比如威樂MHI/MHIL系列臥式多級離心泵,廣泛配套于中高端品牌熱泵兩聯供主機中。


3) 緩沖水箱
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統中緩沖水箱為可選附件,目前在工程項目中使用率較高。緩沖水箱安裝在輸配系統中,外部設有絕熱層,能夠增加輸配系統的水容量,起到降低主機啟停次數、熱泵機組除霜時保持水溫等作用,通常設置排氣、定壓裝置。緩沖水箱在系統中示意如圖1.8所示。

兩聯供系統中配置緩沖水箱,具備以下特點:
①儲熱:保證末端熱能的持續性;
②緩沖:保證了系統管路內水力均衡、供熱溫度持續且均衡,延長了機組的使用壽命;
③穩定節能:系統中的熱慣性增大,系統在運行過程中不會出現忽冷忽熱的現象。機組避免了使用過程中的長期頻繁啟停狀態,機組使用壽命得到延長;
④舒適:機組在化霜功能啟動時,末端的供熱效果不會因為化霜停機過程而衰弱,提高用戶使用舒適性;
⑤安裝形式多樣,能為兩聯供市場獲得更大的發展空間:緩沖水箱有落地式和壁掛式兩種安裝方式,比如光芒最新推出的壁掛式緩沖水箱,可以作為兩聯供系統向小戶型和房產工程配套系統的助推劑,兩聯供系統中采用緩沖水箱,可以使兩聯供系統的應用范圍和運用空間更廣泛,讓兩聯供系統的推廣更具潛力。
4) 分、集水器
分集水器是連接地面輻射供暖末端和供回水干管的附件,起到由干管向各個支路供水分流、由各個支路向干管回水匯流及調節各支路流量的作用,目前市場上常見的有不銹鋼分集水器、銅質分集水器和塑料分集水器等,也可集成溫度、壓力顯示、自動混水、熱計量等功能。通過調節分集水器,可實現地暖的分室分時控制。
1.2.4 控制系統
空氣源熱泵冷暖兩聯供的控制系統最基本的功能是通過對室內溫度的監測,實現對熱泵主機以及末端啟停的控制,除了開關功能,還包括運行模式、參數設置等功能,一般通過溫控器(也叫控制面板)外接裝置來實現。
相對于分體空調,空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的舒適性程度高但系統相對復雜。為實現其集成化和遠程控制,需要系統能自我感知室內實際負荷變化,自動調節系統中主機和末端的運行狀態。主機、水泵和末端設備等各子系統之間邏輯互連、信息共享、協同工作,如圖1.9所示。同時,系統可實現互聯網控制,用戶可遠程查看及操作供冷、供暖、空調和通風等功能,并聯入第三方專業智能家居系統,通過APP實現手機遠程操控;系統可連續存儲主機相關各項數據,后臺檢測、監控設備運行狀態及運行數據等,實現售后的精準維護。

價值篇
2.1 空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的節能性
2.1.1 空氣源熱泵原理
空氣源熱泵是通過熱泵技術,利用逆卡諾循環原理,用少量電能驅動熱泵機組,將熱泵設備中的工作介質進行相變循環,把空氣中的低溫熱能吸收升溫,供應給室內,滿足人們生活和生產中的供熱需求。空氣熱能是指貯存在大氣中的熱能,主要來自太陽能,是可再生能源的一種形式。歐盟2009年4月23日發布的可再生能源指令(DIRECTIVE 2009/28/EC, Renewable Energy Source Directive)中將“空氣熱能”(Aerothermal)定義為“在環境空氣中存在的能量”,與太陽能(Solar energy)、地熱能(Geothermal)等并列,被納入可再生能源范圍。所以空氣源熱泵設備(產品)是可再生能源產品,其原理可以用下圖2.1來表示。

2.1.2 可再生能源概念
空氣源熱泵能將貯存于大氣中的熱能轉化利用,形成高于環境溫度以滿足供熱需求的熱源, 是一種電能-熱能轉化效率高的節能方式,被納入可再生能源的產品清單中。浙江省率先為可再生能源開發利用立法,在2012年5月30日浙江省人大通過的《浙江省可再生能源開發利用促進條例》中明確提出:本條例所稱可再生能源,是指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能、空氣熱能等非化石能源。山東、廣西等省陸續跟進。2015年11月25日,住房和城鄉建設部科技發 展促進中心正式發布了《空氣熱能納入可再生能源范疇的指導手冊》。
2.1.3 空氣源熱泵冷暖兩聯供采暖的節能性
產生同樣熱能,空氣源熱泵所需一次能源更少,因此空氣源熱泵具有明顯的節能減排效果。理論上與電加熱相比,空氣源熱泵降低一次能源消耗約68%;與燃氣壁掛爐相比,空氣源熱泵降低一次能源消耗約36%。

2.2 空氣源熱泵冷暖兩聯供系統的舒適性
2.2.1 冬季地面輻射采暖的舒適性
供暖是人類在寒冷氣候下生存的基本需求,生活在供暖環境中有利于居民健康。舒適供暖可以使室內溫度保持在適宜范圍,一般為18~22℃。在非供暖環境下,人體長期處于“受冷”狀態, 肢體末端血管長期收縮,可能導致血液循環不順暢,增加心臟輸血負擔,嚴重者甚至會影響人體水分和熱量的代謝與傳遞,容易引發頭暈眼花、肩膀疼痛,甚至導致頭痛、高血壓、糖尿病、過敏性鼻炎等病癥[1]。新西蘭學者對比了采暖形式對居民健康的影響,發現采暖措施可以有效地降 低兒童生病率、呼吸道癥狀報告率,發現在非供暖環境下兒童呼吸道癥狀報告率較供暖人群高14.0%,如圖2.3所示[2]。

由圖2.4人體體溫分布圖可知,人體頭部的溫度較高,腳部處于肢體末端,溫度較低。普通分體空調或者采用風機盤管的中央空調采用頂部對流送風,熱空氣相對較輕,容易在房間上部聚集,出現“頭熱腳冷”的現象;地面輻射采暖的熱量是由下而上的散發和傳遞,使人“頭涼腳熱”,更加舒適。圖2.5不同供熱方式下室內溫度垂直分布曲線也說明了地暖的溫度分布較散熱器和空調要更為舒適。

通過中國節能協會熱泵專委會進行的南方多城市消費者調研也發現,用戶在選擇購買供暖設備的時候,在舒適性、易用性、維修保養方便性、品牌、安裝、控制、節能、成本和外觀等因素中,舒適性是終端用戶最看重的因素。

地面輻射供暖通過熱水管路加熱混凝土和地板面層,再通過對流和輻射方式加熱房間空氣和壁面,房間的溫度均勻性好,在整個供暖季溫度穩定。同濟大學團隊在上海調查得到的地面輻射供暖住戶家庭溫度分布如圖2.7所示,被測房間溫度大多數時間處于17-21℃范圍內,當房間長時間 無人時,居民采用溫控器降低室內設定溫度以節約采暖費用,這一行為導致了溫度區間兩端極值,也反映了該地區居民在采暖設備上的行為調節需求[4]。根據CECS564-2018《空氣源熱泵供暖 工程技術規程》[5],夏熱冬冷地區供暖系統供/回水溫度設計參數為45℃/40℃,這與空氣源熱泵冷 暖兩聯供系統的高效率運行區相匹配。

注,黑色粗實線表示平均值,藍色方塊表示25%~75%分位數區間
2.2.2 夏季風機盤管對流末端的舒適性
空氣源熱泵冷暖兩聯供系統在夏季一般使用風機盤管末端進行降溫。風機盤管屬于對流末端,在夏季使用時,具有溫差小、響應快、噪聲輕的優勢。風機盤管供冷采用7℃進水,出風溫度一般大于13℃,不易產生冷吹風感。同時,風機盤管的出風口安裝位置相對房間空調器較高,并設置回風口,氣流組織好,為夏季室內空調環境提供了更好的舒適環境,如圖2.8所示。

參考文獻
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[5] CECS 564-2018 空氣源熱泵供暖工程技術規程. 中國工程建設協會標準. 北京, 中國計劃出版社, 2018
市場篇
3.1 空氣源熱泵供暖總體情況
3.1.1 國內市場情況
供暖是社會發展的重要標志,供暖行業的可持續發展是小康社會的內在要求。近年來,隨著消費生活水平不斷提高,城鎮化建設進程加快以及供暖市場“煤改清潔能源”的推進等,供暖行業在中國市場發展迅猛。
根據中國節能協會熱泵專委會的統計,空氣源熱泵采暖市場規模從2015年后步入高速增長階 段,2019年以出廠價格計算,設備產值達到78.5億元。2018年后由于各地政府補貼“煤改電”項目 減少,導致總體市場略有下滑,但是零售市場保持了持續增長。具體如圖3.1所示。

空氣源熱泵采暖主要分集中式和分戶式兩種形式。近三年,戶式采暖市場行業有所調整,究其原因是占據較重份額的戶用空氣源熱泵采暖產品有所回落,有能力提供高補貼地區的需求下降,而其他地區未能延續補貼政策。北方清潔取暖市場出現波動,致使整個采暖行業發展放緩, 低于市場預期。具體如圖3.2所示。

很多企業在發展“煤改電”市場的同時,加大對空氣源熱泵北方零售渠道的開發投入,北方渠道零售大幅增長。目前戶式空氣源熱泵采暖市場容量還遠遠沒有飽和。對我國北方區域來說, 采暖剛性需求較大,集中采暖無法覆蓋的地區,分戶獨立采暖模式成為主要的取暖方式,具體如圖3.3所示。

此外,工程采暖產品表現相對亮眼。在行業的聯合推動下,空氣源熱泵工程采暖產品已經從煤改電區域吹向了西北、東北以及內蒙古地區。尤其是甘肅、寧夏、青海、陜西等西北省份政府的大力推進以及電化新疆的提出,工程采暖在北方地區遍地開花,具體如圖3.4所示。

3.1.2 歐洲市場情況
對照歐洲經驗,歐洲空氣源熱泵設備更大的市場是在熱水和供暖領域。過去幾年,在熱泵產品類別中發展最快就是空氣源熱泵熱水器和空氣源熱泵熱水供暖機組產品。2017年,根據德國熱 泵協會的統計,在新建建筑中,熱泵供暖的戶數首次超過了燃氣供暖,成為最主要的供暖熱源。具體如圖3.5和圖3.6所示。


3.2 空氣源熱泵兩聯供市場情況
經過多年的技術積累及北方采暖大規模的工程實踐,空氣源熱泵技術不斷豐富和完善。中國節能協會熱泵專委會的數據顯示,空氣源熱泵冷暖兩聯供產品在熱泵細分市場中,成為近三年來增長最快的細分產品。高速增長的動力源于夏熱冬冷及更大范圍的南方地區對冬季舒適采暖的迫切需求,空氣源熱泵冷暖兩聯供產品恰恰滿足了這一改善需求,一直呈現快速增長的趨勢,2019 年市場規模達到20.5億元,如下圖3.7所示。

在區域上,長江流域依然是空氣源熱泵冷暖兩聯供的重要市場,華東地區與華中地區由于絕大部分為非集中供暖區,當地冬季氣候比較寒冷且潮濕,迫切需要冬季供暖。該地區原來普遍采用的方式為分體式房間空調供暖,但室內的溫度場不均勻,同時會有噪音和吹風感。消費者希望采用地暖等更加舒適的供暖方式,空氣源熱泵冷暖兩聯供產品形式很好地滿足了這種需求。
華東市場中,以江蘇和浙江表現最為積極與搶眼。江蘇和浙江一直是多聯式中央空調的重要市場,近年來,多聯式中央空調市場增長有限,空氣源熱泵兩聯供節能環保的產品優勢吸引著不少經銷商的注目,進而加強了相關渠道的培育和建設,眾多專業空氣源熱泵兩聯供銷售門店開花落地,促使市場認知快速成長。

應用篇
4.1 空氣源熱泵兩聯供系統的項目實施
4.1.1 空間和電源現場條件
用戶選用空氣源熱泵冷暖兩聯供系統需要具備現場空間條件。一般室外機安裝需一定面積的安裝平臺,并確保進風與排風通暢,在排出空氣與吸入空氣之間不發生明顯的氣流短路。多層、高層住宅各層室外主機如果設置在同一位置的室外陽臺上,要考慮排出氣流對上下層的影響,室外陽臺宜有兩個朝向與室外相通。此外,主機應避免受廚房排出的油煙污濁氣流影響,并應避免機組噪聲對相鄰房間的影響。室外主機上部應有遮水、遮雪設施,化霜水應有組織排放,寒冷地區水系統所屬設備和管道應有防凍措施。同時,保證機組四周具備足夠的維修空間,具有安裝排水設施、緩沖水箱、管路及配件、水泵等的空間。
用戶選用空氣源熱泵冷暖兩聯供系統電源需滿足安裝要求。機組電源輸入分為單相電和三相電兩種。當選用的空氣源熱泵冷暖兩聯供冷熱源主機需要三相電源時,進戶線應采用三相電源, 并配置按相序計量的三相電能表或一塊三相電能表和一塊單相電能表。主機由家居配電箱配電時,配電回路應與其它家用電器和照明回路分開,宜設置專用的配電控制箱。當空氣源熱泵冷暖兩聯供系統需單獨管理、分項計量或單獨計費時,應設置獨立的專用配電箱及電能表箱。
4.1.2 安裝平臺的要求
安裝平臺應有排水設施,確保雨水、制熱除霜或冷凝產生的水可以有組織排出;若無排水設施,則應在機組底部設置集水盤并設管道就近引至適合地點排放。室外機基礎可采用混凝土或鋼結構制作,當采用鋼結構基礎時,鋼構架應采取可靠的防腐措施。當室外機安裝固定在外墻上時,應校核墻體的強度,懸臂支架的結構和強度應經設計計算確定。
4.1.3 室內末端的安裝要求
室內末端主要分為輻射供暖末端、供暖散熱器末端和對流空調末端(風機盤管、空調室內機),均應符合國家相關規定。以下列舉室內末端安裝的主要規定和要求。
1)地板輻射供暖末端的安裝
地板輻射供暖末端的加熱供冷部件為隱蔽性施工,施工過程中,埋設于填充層的加熱供冷管及輸配管不應有接頭,當鋪設過程中管材出現損壞、滲漏等現象時,應整根更換,不應拼接使用。加熱供冷部件敷設區域,嚴禁穿鑿、穿孔或進行射釘作業。管道敷設完成后,應進行系統沖洗和水壓試驗,確保管路無滲漏。
地板輻射供暖末端面層施工前,填充層應達到面層需要的干燥度和強度,以木地板作為面層時,木材應經過干燥處理,且應在填充層和找平層完全干燥后進行木地板施工。衛生間地面輻射末端需在防水合格地面上鋪設。
2)供暖散熱器末端的安裝
散熱器的安裝必須牢固、平整、美觀,支架、托架位置應準確,埋設牢固。支架、托架數量應符合設計或產品說明書要求。掛式散熱器距地高度按設計要求確定,設計無要求時,一般不低于150mm,窗下明裝的散熱器上表面不得高于窗臺標高,如有窗臺板應距窗臺板下皮30mm。散熱 器背面與裝飾后的墻內表面安裝距離,應符合設計或產品說明書要求,如未注明應為30mm。
散熱器不宜在其外部加設裝飾罩。帶風機的散熱器具有強制對流功能,應可靠接地。
3)對流空調末端的安裝
風機盤管的安裝位置及標高應符合圖紙要求。安裝前應進行機組的外觀檢查、多速運轉和水壓試驗。風機盤管的安裝位置應根據用戶對供暖和供冷的使用要求確定,兩聯供系統的風機盤管末端以夏季供冷為主,應采用臥式安裝在房間的上部,并預留檢修保養空間,在封閉吊頂內安裝應預留檢修口。凝結水應進行有組織排放,防止溢水、積水。機組參數應滿足《風機盤管機組》GB/T19232中有關規定。
空調室內機的安裝,除參照風機盤管的安裝要求外,還應滿足相關標準中制冷劑管路的敷設和支架安裝要求。
4.2 案例
4.2.1 案例一:江蘇省溧陽市空氣源熱泵冷暖兩聯供項目
1) 項 目 概 況 2018年,上海交通大學聯合艾默生環境優化技術(蘇州)有限公司,在江蘇省溧陽市進行空氣源熱泵冷暖兩聯供與燃氣壁掛爐的現場對比測試。此次實驗戶型為上下兩層結構,下層采用變頻空氣源熱泵采暖,上層采用燃氣壁掛爐進行采暖。地暖的敷設按照標準JGJ142-2012進行,戶型 分為臥室東、客廳、臥室西和餐廳,建筑面積約140平方米。現場如圖4.1所示。
在測試期間,分別對供回水溫度、水流量、耗電量、實時功率、室內外空氣溫濕度、室內水平垂直空間溫度和圍護結構內表面溫度進行監測。


2) 測試內容及結果分析
燃氣壁掛爐及空氣源熱泵均采用地暖末端,結合實際案例經驗,根據燃氣壁掛爐大溫差、小流量的特點,地暖采用16mm外徑管,200mm間距。空氣源熱泵連接的地暖管采用20mm外徑管, 150mm間距。通過對該小區兩個多月的監測,測試結果如下表4.1。空氣源熱泵的房間平均溫度、平均能效要優于燃氣壁掛爐。

圖4.2及圖4.3分別為變頻空氣源熱泵和燃氣壁掛爐的逐日制熱量、耗電量和能效比。測試期間 室外溫度范圍為-2℃到18℃,空氣源熱泵機組的逐日制熱量范圍在30~247kW·h之間,而燃氣壁掛爐系統的逐日制熱量在112~267kW·h之間。

3) 數據對比
冬季系統運行期間,空氣源熱泵總耗電量為2276kW·h,其中峰時度數為1233kW·h,谷時度數為1043kW·h;燃氣壁掛爐耗氣量為1445m3。按照常州市物價:峰電單價0.5583元/度,谷電單價0.3583元/度。階梯電價一檔0-230度,電價0.5283元/度,二檔231-400度,電價0.5783元/度,三檔400 度以上,電價0.8283元/度,天然氣費用2.45元/m3。按照先峰谷后階梯計算原則,空氣源熱泵的費 用為1646元,平均每天費用27元;燃氣壁掛爐總費用為3541元,平均每天59元。兩者相比,空氣源 熱泵節省費用1894元,減少53%的支出。
經過運行研究發現,變頻空氣源熱泵系統在滿足用戶供暖需求的同時,可以減少能源的消耗,為用戶節省53%的支出。如下圖4.4所示。

4.2.2 案例二:杭州某住宅空氣源熱泵冷暖兩聯供項目
1)項目概況
項目建筑面積130,000㎡,14棟高層住宅,928戶。采用空氣源熱泵冷暖兩聯供方案,實現一機(空氣源熱泵)雙末端(地板輻射供暖+風機盤管送風),輻射末端采用120mm埋管間距,實現機組低水溫供熱下的采暖效果,風機盤管采用柔性水力平衡分配系統連接。如圖4.5所示。


2) 測試內容及結果分析
經過2018-2019一個供冷季和一個供暖季的測試,室內溫度能夠維持穩定,夏季在23-26℃,冬 季在22℃,室內舒適度較好。具體如圖4.6和4.7所示。供暖季系統平均能效2.7。

3) 數據對比
使用動態負荷模擬軟件計算住宅的供暖季耗熱量,并使用測試得到的系統能效關系計算住宅采暖費用,在冬季使用兩聯供系統,較燃氣壁掛爐有非常明顯的價格優勢,采暖費用約為燃氣壁掛爐的一半。
結語
廣大夏熱冬冷地區及更大范圍的“南方供暖”需求在不斷提高,借鑒北方“煤改電”項目的經驗,空氣源熱泵冷暖兩聯供系統在未來幾年將有更大的發展機遇。成為節能舒適采暖的主要途徑。
然而,南北方供暖存在較大差異:供暖方式上北方以集中供暖為主,而南方將主要以戶式供暖為主;南方地區采暖的間歇性相較北方更為突出;南方地區大量既有建筑沒有安裝供暖設施、建筑圍護結構保溫性相對較差等。這些都需要我們在借鑒北方經驗的基礎上,進行技術創新、產品創新、方案和服務創新。
產品認知還需要進一步提升,“空氣源熱泵冷暖兩聯供系統”在南方地區的消費普及度需要提高,讓開發商和渠道商感受到產品優勢和應用價值,讓消費者體驗到產品的節能性和舒適性尤為重要,提供符合南方市場特性需求的產品和解決方案,將為其在南方地區的廣泛應用創造良好開端。
目前,空氣源熱泵冷暖兩聯供系統產品應用種類繁多,形式多樣,部分標準和規范還需要進一步建立健全,比如還缺乏行業或者國家級的技術應用規程等。
為此,中國節能協會聯合中國建筑結構協會向住房和城鄉建設部申請立項,啟動編制《戶式空氣源熱泵冷暖兩聯供工程技術導則》,目前編制工作已經實施開展。《戶式空氣源熱泵冷暖兩聯供工程技術導則》將有效規范和促進戶式空氣源熱泵冷暖兩聯供系統在非集中供暖地區,特別是南方地區的應用。
《空氣源熱泵冷暖兩聯供舒適節能白皮書》不足之處在所難免,希望業內專家、學者、企業、同行等給予批評、建議和指正。借此白皮書編撰出版的機會,衷心希望空氣源熱泵冷暖兩聯供產業能夠快速發展,為滿足廣大夏熱冬冷地區及更大范圍地區的南方供暖需求,發揮最大價值。
空氣源熱泵冷暖兩聯供舒適節能白皮書.pdf希望能對大家對于空氣能熱泵兩聯供的認知有所幫助~








